Linux线程栈内存总结

何为线程栈空间泄露？
何为anon内存？
虚拟内存、物理内存、anon内存的联系
anon与线程的联系
glibc源码库线程创建与销毁anon关系
使用pmap分析虚拟地址空间以及anon内存

何为线程栈空间泄露？

【栈空间泄露】：简单了说就是，创建了线程，系统分配了内存，但是由于异常操作，没有把之前申请的内存还给操作系统，缓存在进程中，导致这块的内存被占用，系统无法分配内存给其他进程。
从用户角度，线程创建后，未设置线程为detach属性，pthread_detach()、pthread_join()销毁函数。
从内存映射角度，在进程中缓存一些无法利用的anon内存。
从系统栈空间分配角度，这些运行结束但是未销毁的线程，既不放在stack_used队列里，也不放在stack_cache,从而线程栈空间不会被调度到。

何为anon内存？

仅个人观点，在操作系统上运行进程，其实是经过两次映射。一次是用户程序到系统配置器分配的虚拟内存申请，一次是虚拟地址空间到物理空间地址的映射，如果是第二次映射建立前，在申请物理空间，未填充物理页内容，建立映射后，仅仅代表已经分配了内存anon，ps:物理空间最小管理单元是“页”。

在这里插入图片描述

虚拟内存

操作系统给用户程序的假象地址，与物理内存建立映射关系。

物理内存

类似物理存储器DRAM

anon内存

1.调用malloc、brk、mmap等调用申请成功的虚拟内存后，在访问虚拟内存地址时候，发生页中断，去申请物理内存的时候，未填充物理页内容（读取、写入磁盘）。
2.已经建立与物理内存的映射关系，但是内存不被使用，系统也没有回收
ps:
1.使用cat /proc/cpuinfo可以查看操作系统分配给进程的虚拟内存地址空间范围，如一体机：address sizes:39 bits physical, 48 bits virtual，也就是2的48次方（256T）。
2.每个进程独立拥有“虚拟”的128T虚拟空间，各个进程空间独立，每个进程只有映射了物理空间才能正常使用（需要数据的读写）。
3.用户程序（用户空间）->库函数（malloc、pthread_create等）->系统调用（brk、mmap）->内核空间物理内存分配(vmalloc()、 kmalloc)。
4.anon生命周期:申请、使用、换出和换入、销毁
申请：使用malloc、brk（小于128K）、mmap（>128K映射）出现匿名页面的情况有很多，64M （内存池）、2M（栈空间）、4k(栈保护防溢出空间)、以及内存碎片。
使用：这两种方式分配的都是虚拟内存，第一次没有分配物理内存。写已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
换出和换入：数据的读写，有专门的算法操作。
销毁：不管是堆内存还是栈空间，申请和释放都是对应的，如果只有申请没有释放，就会导致这块内存不能再利用。

1.使用cat /proc/cpuinfo可以查看操作系统分配给进程的虚拟内存地址空间范围，如一体机：address sizes:39 bits physical, 48 bits virtual，也就是2的48次方（256T）。
2.每个进程独立拥有“虚拟”的128T虚拟空间，各个进程空间独立，每个进程只有映射了物理空间才能正常使用（需要数据的读写）。
3.用户程序（用户空间）->库函数（malloc、pthread_create等）->系统调用（brk、mmap）->内核空间物理内存分配(vmalloc()、 kmalloc)。
4.anon生命周期:申请、使用、换出和换入、销毁
申请：使用malloc、brk（小于128K）、mmap（>128K映射）出现匿名页面的情况有很多，64M （内存池）、2M（栈空间）、4k(栈保护防溢出空间)、以及内存碎片。
使用：这两种方式分配的都是虚拟内存，第一次没有分配物理内存。写已分配的虚拟地址空间的时候，发生缺页中断，操作系统负责分配物理内存，然后建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
换出和换入：数据的读写，有专门的算法操作。
销毁：不管是堆内存还是栈空间，申请和释放都是对应的，如果只有申请没有释放，就会导致这块内存不能再利用。

【申请】：
一体机进程中调用线程创建函数pthread_create，会使用mmap创建线程空间2M,默认是8M（下图），在映射虚拟内存空间时，会把当前线程信息写入栈空间，所以就这块/proc/pidof core/maps就有了名字类似，[stack:1003]。
【销毁】：
一体机进程中调用线程销毁函数pthread_join()/ pthread_detach() ，在缓存线程20个以内，从stack_used队列删除，加入stack_cache队列，以供再次使用，表现为[anon]，当大于20后，会使用munmap清除之前申请的栈空间内存。

1.资源泄露一般表现为：
①动态内存分配漏释放，malloc系列函数导致进程空间虚拟地址被分配完，或者物理地址被分配完。
②文件FD泄露，导致进程空间文件句柄数达到最大值。
③线程栈空间泄露，导致进程空间虚拟地址被分配完，进程内保留很多线程栈（stack）空间，表现为anon。

1.栈空间的申请都是低地址映射的，表示为：[stack:1811]，其中1811是线程号，每个栈空间大小2048KB,每个栈空间下面都有一个大小为4K的栈防溢出缓冲区。感兴趣的可以研究递归如何导致栈溢出的？也可以根据线程Id对应线程空间地址，研究哈gdb随机崩溃如何判断跨线程栈。
2.当glibc中缓存队列小于20的时候，销毁线程，实则缓存在队列里面，表现为[anon],这个根据pmap工具版本不同，显示可能有差异，建议使用cat /proc/pidof core/maps。
3.内存泄露直接是泄露的虚拟内存，间接泄露的是物理内存。

在这里插入图片描述